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媒体观察｜瞄准电气化与新能源，涡轮增压器技术发展选定新方向

2021-07-30 15:24:28

盖瑞特将于今年与某欧洲豪华汽车品牌共同推出业内首款量产48V电动涡轮增压器。随着排放标准越来越严格，动力强劲且油耗较低的涡轮增压发动机受到汽车企业的青睐。近几年来，涡轮增压发动机车型占比迅速提升。同时，随着新能源汽车发展越来越快，涡轮增压器迎来了新的发展机遇。
根据咨询机构IHS的预测，到2030年，全球范围内依然有超过80％的车辆使用内燃机和混合动力系统，增压器的配装比例将比2019年再提升10个百分点，超过60％。
同时，为应对第五阶段乘用车油耗标准（百公里4.6L），整车企业开发将以热效率40％以上的混动专用发动机作为主要技术路线。2020年10月发布的《节能与新能源汽车技术线路图2.0》提出，到2035年，混合动力汽车将占汽车总销量的50％。作为未来节能减排的关键技术之一，混合动力技术迅速成为整车企业先进动力技术研发的热点和重点。
另外，对于行业越来越追求40％以上甚至更高的热效率来说，可变截面配合米勒循环技术将是提高热效率最直接的方式。近期，越来越多的国际和国内知名企业都会推出采用可变截面技术的涡轮增压器。

△盖瑞特可变截面（VNT）

近两年来，涡轮增压器企业除了对传统涡轮增压器进行升级改造之外，还将涡轮增压器核心技术应用在燃料电池汽车的空压机上。

△盖瑞特氢燃料电池电动空压机

电动空压机是氢燃料电池汽车动力系统的关键性技术，如同燃料电池堆的“肺”。先进的电动空压机技术可以更好地帮助燃料电池堆调节空气压力和流量，显著提升燃料电池堆的功率密度和效率，并有效帮助动力系统节约能耗。但是，当前常规的燃料电池汽车空压机使用的空气轴承有紧凑的公差带，大批量生产有挑战性，且成本也相对昂贵。
盖瑞特的燃料电池汽车空压机已配装本田Clarity轿车并量产。盖瑞特研发的新一代电动空压机在多方面有所提升：一是体积减小30％，更容易布置；二是成本有所下降，新一代电动空压机的转速从10万转提升至15万转，所需要的贵金属原材料有所减少；三是电机转速提升以后，消耗功率会下降，第一代的电机是20kW，消耗功率下降了25％。
电机消耗的功率降低，意味着初始成本降低。盖瑞特中国区乘用车业务总经理王成龙表示，“当前1kW电堆成本约为5000元至8000元，降低5kW就意味着节约几万元初始成本。同时，新一代的产品还可以选择有能量回收功能的膨胀端设计，可利用电化学反应产生的高温废气转化成电能，实现能量回收，再降低三成能耗，进一步节约使用成本。”
“空压机与涡轮增压器的结构很类似，而空压机是燃料电池汽车的必备品，未来市场空间很大，这也是企业纷纷研发空压机产品的原因。”天津大学教授、内燃机燃烧学国家重点实验室原副主任姚春德说。
在本次上海车展中亮相的盖瑞特全球首款电动涡轮增压器对发动机的性能和节油效果有明显提升，可以帮助混动系统节油1％至3％；发动机性能提升也很明显，在首款量产车上可以用2.0T发动机替代以前的V8发动机。王成龙说：“车辆在高速巡航时，可以将多余的废气能量转换成电能回收，补偿电池或电驱系统。该技术还具备能量回收功能，从而进一步降低油耗。”

△盖瑞特电动涡轮增压器

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